具有緊挨存儲柵極的雙自對準植入物的圖像傳感器像素單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有緊挨存儲柵極的雙自對準植入物的圖像傳感器像素單元。一種像素單元包含存儲晶體管，所述存儲晶體管包含具有第一極性的深植入存儲區(qū)域，所述深植入存儲區(qū)域植入于半導體襯底中以存儲由光電二極管積累的圖像電荷。轉移晶體管耦合于所述光電二極管與所述存儲晶體管的輸入之間，以將所述圖像電荷從所述光電二極管選擇性地轉移到所述存儲晶體管。輸出晶體管耦合到所述存儲晶體管的輸出，以將所述圖像電荷從所述存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點。具有所述第一極性的第一淺植入區(qū)域植入于所述半導體襯底中在所述轉移晶體管的轉移柵極與所述存儲晶體管的存儲柵極之間的第一間隔件區(qū)域下方。具有所述第一極性的第二淺植入區(qū)域植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與輸出柵極之間的第二間隔件區(qū)域下方。
【專利說明】具有緊挨存儲柵極的雙自對準植入物的圖像傳感器像素單元

【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體來說涉及半導體處理。更具體來說，本發(fā)明的實例涉及對具有全局快門的圖像傳感器像素單元的半導體處理。

【背景技術】
[0002]對于高速圖像傳感器，可使用全局快門來捕獲快速移動的物體。全局快門通常使得圖像傳感器中的所有像素單元能夠同時捕獲圖像。對于較慢移動的物體，使用較普通的滾動快門。滾動快門通常依序捕獲所述圖像。舉例來說，可循序地啟用二維(“2D”)像素單元陣列內的每一行，使得單一行內的每一像素單元同時捕獲圖像，但以滾動順序啟用每一行。如此，每一行像素單元在不同圖像獲取窗期間捕獲圖像。對于緩慢移動的物體，每一行之間的時間差產生圖像失真。對于快速移動的物體，滾動快門導致沿著物體的移動軸線的可感知伸長失真。
[0003]為了實施全局快門，可使用本文中可稱為存儲柵極的存儲電容器或存儲晶體管來在其等待從像素單元陣列的讀出時暫時存儲由陣列中的每一像素單元獲取的圖像電荷。當使用全局快門時，通常使用轉移晶體管將圖像電荷從光電二極管轉移到存儲晶體管，且接著使用輸出晶體管將所存儲圖像電荷從存儲晶體管轉移到像素單元的讀出節(jié)點。
[0004]影響具有全局快門的圖像傳感器像素單元中的性能的因子包含快門效率、暗電流、白像素及圖像滯后。轉移晶體管、存儲晶體管與輸出晶體管結構之間的間隔可對這些因子具有顯著影響。設計者在設計像素單元時所面臨的一項折衷是，在相鄰晶體管(例如，轉移晶體管、存儲晶體管及輸出晶體管)的結構重疊以減少滯后時，電子中的一些電子變得陷獲于導致“被夾縮”溝道的相鄰晶體管之間的深植入區(qū)域中，此阻止所述電子中的一些電子在轉移期間流動到輸出浮動擴散部。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供一種像素單元，其包括:存儲晶體管，其安置于半導體襯底中，所述存儲晶體管包含:存儲柵極，其安置于所述半導體襯底上方；具有第一極性的深植入存儲區(qū)域，其植入于半導體襯底中在所述存儲晶體管柵極下方，以存儲由安置于所述半導體襯底中的光電二極管積累的圖像電荷；轉移晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合于所述光電二極管與所述存儲晶體管的輸入之間，以將所述圖像電荷從所述光電二極管選擇性地轉移到所述存儲晶體管，所述轉移晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的轉移柵極；輸出晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述存儲晶體管的輸出，以將所述圖像電荷從所述存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點，所述輸出晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的輸出柵極；第一淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的第一間隔件區(qū)域下方；及第二淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的第二間隔件區(qū)域下方。
[0006]本發(fā)明的另一實施例提供一種成像系統，其包括:像素單元的像素陣列，其中所述像素單元中的每一者包含:存儲晶體管，其安置于半導體襯底中，所述存儲晶體管包含:存儲柵極，其安置于所述半導體襯底上方；具有第一極性的深植入存儲區(qū)域，其植入于半導體襯底中在所述存儲晶體管柵極下方，以存儲由安置于所述半導體襯底中的光電二極管積累的圖像電荷；轉移晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合于所述光電二極管與所述存儲晶體管的輸入之間，以將所述圖像電荷從所述光電二極管選擇性地轉移到所述存儲晶體管，所述轉移晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的轉移柵極；輸出晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述存儲晶體管的輸出，以將所述圖像電荷從所述存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點，所述輸出晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的輸出柵極；第一淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的第一間隔件區(qū)域下方；及第二淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的第二間隔件區(qū)域下方；控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；及讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述多個像素讀出圖像數據。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非窮盡實例，其中除非另有規(guī)定，否則在所有各個視圖中相似參考編號指代相似部件。
[0008]圖1是圖解說明根據本發(fā)明的教示具有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入物的像素單元的一個實例的示意圖。
[0009]圖2是圖解說明根據本發(fā)明的教示具有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入物的像素單元的一個實例的橫截面圖。
[0010]圖3是圖解說明根據本發(fā)明的教示包含具有像素單元的像素陣列的成像系統的一個實例的圖，所述像素單元具有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入物。
[0011]在圖式的所有數個視圖中，對應參考字符指示對應組件。所屬領域的技術人員將了解，圖中的元件是為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪制。舉例來說，為了有助于改進對本發(fā)明的各種實施例的理解，圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件放大。此外，通常未描繪在商業(yè)上可行的實施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進對本發(fā)明的這各種實施例的較不受阻擋的觀察。

【具體實施方式】
[0012]如將展示，本發(fā)明揭示針對具有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入物的圖像傳感器像素單元的方法及設備。在以下描述中，陳述眾多特定細節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。在以下描述中，陳述眾多特定細節(jié)以提供對實施例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識到，本文中所描述的技術可在不具有所述特定細節(jié)中的一者或一者以上的情況下實踐或者可借助其它方法、組件、材料等來實踐。在其它實例中，未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0013]在本說明書通篇中對“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”或“一實例”的提及意指結合所述實施例或實例所描述的特定特征、結構或特性包含于本發(fā)明的至少一個實施例或實例中。因此，在本說明書通篇的各個位置中例如“在一個實施例中”或“在一個實例中”等短語的出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，所述特定特征、結構或特性可以任何適合方式組合于一個或一個以上實施例或實例中。以下為通過參考附圖對在本發(fā)明的實例的描述中所使用的術語及元件的詳細描述。
[0014]如將展示，根據本發(fā)明的教示的具有擁有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入物的圖像傳感器像素單元的成像系統允許實現具有減少的光電二極管及存儲柵極滯后的帶有全局快門的圖像傳感器像素單元陣列。此外，如將論述，根據本發(fā)明的教示，借助具有在緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中的雙自對準植入結構的像素單元，還減少了不合意的暗電流及白像素的風險。特定來說，陷獲于具有用以減少光電二極管滯后的重疊深植入區(qū)域的典型像素單元中的大多數電子由于深存儲晶體管植入物而陷獲于轉移晶體管與存儲晶體管結構之間。轉移晶體管與存儲晶體管之間的重疊的減少有助于減少陷獲于轉移晶體管與存儲晶體管之間的深植入區(qū)域中的電子的數目，但代價是光電二極管滯后的增加。
[0015]如下文將更詳細地論述，在一個實例中，根據本發(fā)明的教示的圖像傳感器像素單元包含在像素單元的存儲柵極下方的深N型植入物，其提供深電子存儲區(qū)域且減少暗電流及白像素。然而，在一個實施例中，像素單元的存儲柵極下方的深N型植入物并不實質上延伸到緊挨存儲柵極的間隔件區(qū)域中。而是，雙自對準淺N型植入物形成于轉移與存儲晶體管柵極之間的間隔件區(qū)域中及存儲與輸出晶體管柵極之間的間隔件區(qū)域中。根據本發(fā)明的教示，雙自對準淺N型植入物將由在存儲晶體管柵極下方的深N型植入物提供的深電子存儲區(qū)域連接到轉移晶體管溝道及輸出晶體管溝道以減少光電二極管及存儲晶體管滯后兩者。此外，根據本發(fā)明的教示，淺P型植入物植入于緊挨存儲晶體管柵極的間隔件區(qū)域中，所述淺P型植入物減少暗電流及白像素。
[0016]圖1是圖解說明根據本發(fā)明的教示具有全局快門的像素單元100的一個實例的示意圖。在一個實例中，像素單元100包含于前側照明(FSI)圖像傳感器中且包含全局快門晶體管110、光電二極管120、轉移晶體管130、存儲晶體管140、輸出晶體管150、浮動擴散部170、復位晶體管160、放大器晶體管180及耦合到列位線的行選擇晶體管190，如所展示。在一個實例中，根據本發(fā)明的教示，第一自對準植入物135A植入于半導體材料中在轉移晶體管130的柵極與存儲晶體管140的柵極之間的間隔件區(qū)域133A中。另外，根據本發(fā)明的教示，第二自對準植入物135B植入于半導體材料中在存儲晶體管140的柵極與輸出晶體管150的柵極之間的間隔件區(qū)域135B中。如將論述，在一個實例中，根據本發(fā)明的教示，雙自對準植入物135A及135B為將存儲晶體管140的柵極下方的深電子存儲區(qū)域連接到轉移晶體管130溝道及輸出晶體管150溝道以減少光電二極管120滯后及存儲晶體管140滯后兩者的淺區(qū)域。
[0017]為了圖解說明，圖2是展示根據本發(fā)明的教示的像素單元200的一個實例的橫截面圖。注意，在一個實例中，圖2的像素單元200為圖1的像素單元100的橫截面圖，且下文所提及的類似命名及編號的元件類似于如上文所描述而耦合及發(fā)揮作用。如圖2中所描繪的實例中所展示，像素單元200為包含光電二極管220的前側照明(FSI)像素單元，光電二極管220安置于半導體襯底202中以積累來自被引導到其的光206的圖像電荷。在一個實例中，在光電二極管220中積累的圖像電荷為電子。在一個實例中，光206表示通過透鏡引導到像素單元200的圖像的一部分。在一個實例中，包含安置于柵極氧化物204及半導體襯底202上方的快門柵極210的全局快門晶體管包含于像素單元200中，可利用所述全局快門晶體管以便選擇性地耗盡光電二極管220中的(光伏產生的)電荷。包含安置于柵極氧化物204及半導體襯底202上方的存儲柵極240的存儲晶體管安置于半導體襯底202中以存儲圖像電荷。包含安置于柵極氧化物204及半導體襯底202上方的轉移柵極230的轉移晶體管安置于光電二極管220與存儲晶體管之間以將圖像電荷從光電二極管220選擇性地轉移到所述存儲晶體管。包含安置于柵極氧化物204及半導體襯底202上方的輸出柵極250的輸出晶體管安置于半導體襯底202中且耦合到存儲晶體管的輸出以將圖像電荷從存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點，在一個實例中，所述讀出節(jié)點包含安置于半導體襯底202中的浮動擴散部270。在一個實例中，快門柵極210、轉移柵極230、存儲柵極240及輸出柵極250包含多晶娃。
[0018]繼續(xù)圖2中所描繪的實例，在形成存儲柵極240的多晶硅之前，通過存儲柵極240下方的開口在半導體襯底202中植入具有第一極性的植入物245。在一個實例中，借助N型摻雜劑來提供第一極性。在所述實例中，植入物245提供存儲柵極240下方的深圖像電荷存儲區(qū)域且為有助于減少暗電流及白像素的深植入物。如所描繪的實例中所展示，根據本發(fā)明的教示，植入物245并不實質上延伸于緊挨像素單元200的存儲柵極240的間隔件區(qū)域233A及233B下方。
[0019]如圖2中所展示，實例性像素單元200還包含雙自對準植入物235A及235B，雙自對準植入物235A及235B是在已形成存儲柵極240的多晶硅之后植入于半導體襯底202中，使得植入物235A及235B形成于緊挨存儲晶體管柵極240的間隔件區(qū)域233A及233B下方、在轉移晶體管柵極230與存儲晶體管柵極240之間且在存儲晶體管柵極240與輸出晶體管柵極250之間，如所展示。在一個實例中，雙自對準植入物235A及235B為具有第一極性的淺植入物且通過較大的開口形成，使得存在與轉移晶體管及輸出晶體管區(qū)域的某一重疊，如所展示。根據本發(fā)明的教示，在如所展示具有重疊的情況下，雙自對準植入物235A及235B將借助植入物245提供的深電子存儲區(qū)域連接到轉移晶體管及輸出晶體管溝道區(qū)域以減少光電檢測器滯后及存儲晶體管滯后兩者。
[0020]圖2中所展示的實例展示實例性像素單元200還包含植入物237A及237B，植入物237A及237B是在已形成存儲柵極240的多晶硅之后植入于在間隔件區(qū)域233A及233B下方的雙自對準植入物235A及235B中。在一個實例中，植入物237A及237B為具有是第一極性的相反極性的第二極性的淺植入物。在一個實例中，借助P型摻雜劑來提供第二極性。在所述實例中，根據本發(fā)明的教示，植入物237A及237B用以減少在緊挨存儲晶體管柵極240的間隔件區(qū)域233A及233B下方、在轉移晶體管柵極230與存儲晶體管柵極240之間且在存儲晶體管柵極240與輸出晶體管柵極250之間的暗電流。根據本發(fā)明的教示，淺植入物237A及237B減少間隔件區(qū)域下方的暗電流，在此處淺雙自對準植入物235A及235B將會因較靠近接近柵極氧化物204的氧化物界面而具有增加的暗電流。
[0021]在圖2中所描繪的實例中，像素單元200還包含在存儲晶體管柵極240下方的植入物239，如所展示。在一個實例中，植入物239為淺植入物且也具有第二極性，其也減少存儲晶體管柵極240下方的暗電流，在此處由植入物245提供的深電子存儲區(qū)域將會因較靠近接近柵極氧化物204的氧化物界面而增加暗電流。
[0022]在一個實例中，像素單元200還包含在由植入物245提供的深電子存儲區(qū)域下面的植入物246，如圖2中所描繪。如所述實例中所展示，根據本發(fā)明的教示，植入物246為具有第二極性的較深植入物，其減少由植入物245提供的深電子存儲區(qū)域的植入物尾部分且因此朝向半導體襯底202的表面更近地推動電子。
[0023]因此，如從圖2中所圖解說明的實例可了解，借助植入物245提供的深電子存儲區(qū)域在存儲晶體管柵極240下方且不實質上延伸于在存儲晶體管柵極240的側上的相應間隔件區(qū)域233A及233B下方。將借助植入物245提供的深電子存儲區(qū)域跨越間隔件區(qū)域233A及233B分別連接到轉移晶體管溝道及輸出晶體管溝道的雙自對準植入物235A及235B為淺植入物且因此具有被夾縮的減小的風險。根據本發(fā)明的教示，雙自對準植入物235A及235B還提供與轉移晶體管及輸出晶體管結構的某一重疊以減少光電二極管滯后及存儲晶體管滯后。根據本發(fā)明的教示，間隔件區(qū)域233A及233B下方的淺植入物237A及237B具有與雙自對準植入物235A及235B相反的極性，且因此減少因較靠近接近柵極氧化物204的氧化物界面而在間隔件區(qū)域233A及233B下方的暗電流。
[0024]圖3是圖解說明根據本發(fā)明的教示包含具有多個圖像傳感器像素單元的實例性像素陣列392的成像系統391的一個實例的圖。如所描繪的實例中所展示，成像系統391包含耦合到控制電路398及讀出電路394 (其耦合到功能邏輯396)的像素陣列392。
[0025]在一個實例中，像素陣列392為圖像傳感器像素單元(例如，像素P1、P2、P3、...、Pn)的二維(2D)陣列。注意，像素陣列392中的像素單元P1、P2、…Pn可為圖1的像素單元100及/或圖2的像素單元200的實例，且下文所提及的類似命名及編號的元件類似于如上文所描述而耦合及發(fā)揮作用。如所圖解說明，每一像素單元被布置到一行(例如，行Rl到Ry)及一列(例如，列Cl到Cx)中以獲取人、地點、物體等的圖像數據，接著可使用所述圖像數據再現所述人、地點、物體等的2D圖像。
[0026]在一個實例中，在每一像素單元P1、P2、P3、…、Pn已獲取其圖像數據或圖像電荷之后，所述圖像數據由讀出電路394讀出且接著轉移到功能邏輯396。在各種實例中，讀出電路394可包含放大電路、模/數(ADC)轉換電路或其它。功能邏輯396可簡單地存儲所述圖像數據或甚至通過應用后圖像效果(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其它)來操縱所述圖像數據。在一個實例中，讀出電路394可沿著讀出列線一次讀出一行圖像數據(所圖解說明)或可使用多種其它技術(未圖解說明)讀出所述圖像數據，例如串行讀出或同時全并行讀出所有像素。
[0027]在一個實例中，控制電路398耦合到像素陣列392以控制像素陣列392的操作特性。在一個實例中，控制電路398經耦合以產生用于控制每一像素單元的圖像獲取的全局快門信號。在所述實例中，所述全局快門信號同時啟用像素陣列392內的所有像素單元P1、P2、P3、…Pn以同時使得像素陣列392中的所有像素單元能夠在單一獲取窗期間同時從每一相應光電二極管轉移圖像電荷。
[0028]包含發(fā)明摘要中所描述內容的本發(fā)明的所圖解說明實例的以上描述并非打算為窮盡性或限制于所揭示的精確形式。盡管出于說明性目的而在本文中描述本發(fā)明的特定實施例及實例，但可在不背離本發(fā)明的較寬廣精神及范圍的情況下做出各種等效修改。確實，應了解，特定實例性電壓、電流、頻率、功率范圍值、時間等是出于解釋目的而提供且根據本發(fā)明的教示還可在其它實施例及實例中采用其它值。
[0029]可根據以上詳細描述對本發(fā)明的實例做出這些修改。所附權利要求書中所使用的術語不應理解為將本發(fā)明限制于說明書及權利要求書中所揭示的特定實施例。相反，范圍將完全由所附權利要求書來確定，所述權利要求書將根據所創(chuàng)建的權利要求解釋原則來加以理解。因此，應將本說明書及圖視為說明性而非限制性。
【權利要求】
1.一種像素單元，其包括: 存儲晶體管，其安置于半導體襯底中，所述存儲晶體管包含:存儲柵極，其安置于所述半導體襯底上方；具有第一極性的深植入存儲區(qū)域，其植入于半導體襯底中在所述存儲晶體管柵極下方，以存儲由安置于所述半導體襯底中的光電二極管積累的圖像電荷； 轉移晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合于所述光電二極管與所述存儲晶體管的輸入之間，以將所述圖像電荷從所述光電二極管選擇性地轉移到所述存儲晶體管，所述轉移晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的轉移柵極； 輸出晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述存儲晶體管的輸出，以將所述圖像電荷從所述存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點，所述輸出晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的輸出柵極； 第一淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的第一間隔件區(qū)域下方；及 第二淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的第二間隔件區(qū)域下方。
2.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括: 第三淺植入區(qū)域，其具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的所述第一間隔件區(qū)域下方的所述第一淺植入區(qū)域中；及 第四淺植入區(qū)域，其具有所述第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的所述第二間隔件區(qū)域下方的所述第二淺植入區(qū)域中。
3.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括第五淺植入區(qū)域，所述第五淺植入區(qū)域具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極下方。
4.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括第二深植入區(qū)域，所述第二深植入區(qū)域具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述深植入存儲區(qū)域下面。
5.根據權利要求1所述的像素單元，其中所述轉移柵極、所述存儲柵極及所述輸出柵極包括多晶硅。
6.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括安置于所述半導體襯底與所述轉移柵極、所述存儲柵極及所述輸出柵極之間的柵極氧化物。
7.根據權利要求1所述的像素單元，其中所述讀出節(jié)點包括安置于所述半導體襯底中的浮動擴散部。
8.根據權利要求1所述的像素單元，其中所述圖像電荷包括電子。
9.根據權利要求1所述的像素單元，其中所述深植入存儲區(qū)域以及所述第一及第二淺植入區(qū)域包括N型摻雜劑。
10.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括: 復位晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述讀出節(jié)點； 放大器晶體管，其安置于所述半導體襯底中，具有耦合到所述讀出節(jié)點的放大器柵極；及 行選擇晶體管，其安置于所述半導體襯底中，耦合于位線與所述放大器晶體管之間。
11.根據權利要求1所述的像素單元，其進一步包括快門柵極晶體管，所述快門柵極晶體管安置于所述半導體襯底中且耦合到所述光電二極管以從所述光電二極管選擇性地耗盡所述圖像電荷。
12.—種成像系統，其包括: 像素單元的像素陣列，其中所述像素單元中的每一者包含: 存儲晶體管，其安置于半導體襯底中，所述存儲晶體管包含:存儲柵極，其安置于所述半導體襯底上方；具有第一極性的深植入存儲區(qū)域，其植入于半導體襯底中在所述存儲晶體管柵極下方，以存儲由安置于所述半導體襯底中的光電二極管積累的圖像電荷； 轉移晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合于所述光電二極管與所述存儲晶體管的輸入之間，以將所述圖像電荷從所述光電二極管選擇性地轉移到所述存儲晶體管，所述轉移晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的轉移柵極； 輸出晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述存儲晶體管的輸出，以將所述圖像電荷從所述存儲晶體管選擇性地轉移到讀出節(jié)點，所述輸出晶體管包含安置于所述半導體襯底上方的輸出柵極； 第一淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的第一間隔件區(qū)域下方；及 第二淺植入區(qū)域，其具有所述第一極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的第二間隔件區(qū)域下方； 控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；及 讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述多個像素讀出圖像數據。
13.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述控制電路經耦合以將全局快門信號選擇性地發(fā)送到所述像素陣列以同時啟用像素陣列中的所有所述像素單元，以在單一獲取窗期間同時從每一相應光電二極管轉移所述圖像電荷。
14.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括: 第三淺植入區(qū)域，其具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述轉移柵極與所述存儲柵極之間的所述第一間隔件區(qū)域下方的所述第一淺植入區(qū)域中；及 第四淺植入區(qū)域，其具有所述第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極與所述輸出柵極之間的所述第二間隔件區(qū)域下方的所述第二淺植入區(qū)域中。
15.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括第五淺植入區(qū)域，所述第五淺植入區(qū)域具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述存儲柵極下方。
16.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括第二深植入區(qū)域，所述第二深植入區(qū)域具有與所述第一極性相反的第二極性且植入于所述半導體襯底中在所述深植入存儲區(qū)域下面。
17.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述轉移柵極、所述存儲柵極及所述輸出柵極包括多晶硅。
18.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括安置于所述半導體襯底與所述轉移柵極、所述存儲柵極及所述輸出柵極之間的柵極氧化物。
19.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述讀出節(jié)點包括安置于所述半導體襯底中的浮動擴散部。
20.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述圖像電荷包括電子。
21.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述深植入存儲區(qū)域以及所述第一及第二淺植入區(qū)域包括N型摻雜劑。
22.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括: 復位晶體管，其安置于所述半導體襯底中且耦合到所述讀出節(jié)點； 放大器晶體管，其安置于所述半導體襯底中，具有耦合到所述讀出節(jié)點的放大器柵極；及行選擇晶體管，其安置于所述半導體襯底中，耦合于位線與所述放大器晶體管之間。
23.根據權利要求12所述的成像系統，其中所述像素單元中的每一者進一步包括快門柵極晶體管，所述快門柵極晶體管安置于所述半導體襯底中且耦合到所述光電二極管以從所述光電二極管選擇性地耗盡所述圖像電荷。
【文檔編號】H01L27/146GK104517979SQ201410009345
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】胡信中, 楊大江, 傅振宏 申請人:全視科技有限公司